本發(fā)明涉及傳感器技術領域，特指一種氧化鋅陣列氣體傳感器。

背景技術：

氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉換成可以被人員、儀器儀表、計算機等利用的信息的裝置！氣體傳感器一般被歸為化學傳感器的一類，盡管這種歸類不一定科學?！皻怏w傳感器”包括：半導體氣體傳感器、電化學氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導式氣體傳感器、紅外線氣體傳感器、固體電解質氣體傳感器等。

隨著工業(yè)生產和環(huán)境檢測的迫切需要，納米氣敏傳感器已獲得長足的進展。用零維的金屬氧化物半導體納米顆粒、碳納米管及二維納米薄膜等都可以作為敏感材料構成氣敏傳感器。這是因為納米氣敏傳感器具有常規(guī)傳感器不可替代的優(yōu)點：一是納米固體材料具有龐大的界面，提供了大量氣體通道，從而大大提高了靈敏度；二是工作溫度大大降低；三是大大縮小了傳感器的尺寸。（1）基于金屬氧化物半導體納米顆粒的納米氣敏傳感器,在氣敏傳感器的研究中，主要方向之一是在氣體環(huán)境中依靠敏感材料（例如金屬氧化物半導體氣敏材料以sno2、zno、tio2、fe2o3為代表）的電導發(fā)生變化來制作氣敏傳感器。（2）用單壁碳納米管制作氣敏傳感器碳納米管具有一定的吸附特性，由于吸附的氣體分子與碳納米管發(fā)生相互作用，改變其費米能級引起其宏觀電阻發(fā)生較大改變，通過檢測其電阻變化來檢測氣體成分，因此單壁碳納米管可用作氣敏傳感器。（3）用多壁碳納米管制作氣敏傳感器,已有研究者研究了用多壁碳納米管制作傳感器。他們設計了兩種傳感器形式。一種是在平面叉指型電容器上覆蓋一層mwnt-sio2薄膜的結構，稱其為電容式傳感器，另外一種mwnt彎曲電阻式，是用光刻的辦法在si襯底上刻一條彎曲的sio2槽，然后在sio2上生長mwnt稱為電阻式傳感器。兩種傳感器證明mwnt是有效的濕敏材料是有效的濕敏材料，響應時間2-3min，但傳感器需要幾個小時才能恢復。

目前氧化鋅在氣體傳感器上的應用已經(jīng)被廣泛研究，但其中的潛力并沒有被完全挖掘出來，因此基于氧化鋅的氣體傳感器，尤其是與其它材料相結合的氣體傳感器還有很大的開發(fā)空間，在該領域還有很多值得發(fā)現(xiàn)和尋找的各種結構或結構與材料組合的氣體傳感器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種新型結構的氧化鋅陣列氣體傳感器，它能夠通過氧化鋅管陣列結合氧化錫和氧化鋅顆粒來增加探測氣體的效果，充分利用氧化鋅管的陣列來充分接觸待檢測氣體，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升，另外還可以配合碳量子點來加速載流子的收集進一步提高氣體傳感器的探測效率，本發(fā)明提供的一種氧化鋅陣列氣體傳感器，包括氣體傳感層、上電極、襯底、透明導電氧化物層，所述氣體傳感層包括陣列氧化鋅層，所述陣列氧化鋅層由管狀氧化鋅組成，所述管狀氧化鋅垂直于所述襯底設置；所述管狀氧化鋅與所述襯底接觸的部分具有透明導電氧化物層，所述管狀氧化鋅層頂部設置有上電極，所述上電極為金屬柵線電極；所述管狀氧化鋅的管內壁分布氧化錫顆粒，所述氧化錫顆粒在所述管狀氧化鋅內壁的分布中從上至下依次增多；所述管狀氧化鋅的管外臂分布氧化鎳顆粒；所述襯底為柔性襯底。

進一步地，所述管狀氧化鋅通過刻蝕氧化鋅層形成。

進一步地，所述管狀氧化鋅的管壁厚度為5-25微米。

進一步地，刻蝕氧化鋅層時，先刻蝕形成氧化鋅管的內壁，然后通過溶膠-凝膠法在氧化鋅管內形成氧化錫顆粒。

進一步地，所述氧化錫顆粒的尺寸范圍是50-500納米。

進一步地，在刻蝕形成氧化鋅管的內壁后再刻蝕形成氧化鋅管的外壁。

進一步地，刻蝕形成氧化鋅管的外壁后，通過溶膠-凝膠法在氧化鋅管外壁形成氧化鎳顆粒。

進一步地，所述刻蝕為干法刻蝕。

進一步地，形成氧化錫顆粒和氧化鎳顆粒后，還將所述管狀氧化鋅陣列進入碳量子點溶液中，在所述管狀氧化鋅、氧化錫和氧化鎳顆粒表面形成碳量子點。

進一步地，在溶膠-凝膠法形成氧化鎳顆粒步驟前，還包括通過掩模法在管狀氧化鋅內形成高分子有機物填充所述內部，在形成氧化鎳步驟后將所述高分子有機物去除。

本發(fā)明提供一種氧化鋅陣列氣體傳感器，包括氣體傳感層、上電極、襯底、透明導電氧化物層，陣列氧化鋅層由管狀氧化鋅組成，所述管狀氧化鋅的管內壁分布氧化錫顆粒，所述管狀氧化鋅的管外臂分布氧化鎳顆粒，它能夠通過氧化鋅管陣列結合氧化錫和氧化鋅顆粒來增加探測氣體的效果，充分利用氧化鋅管的陣列來充分接觸待檢測氣體，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升，另外還可以配合碳量子點來加速載流子的收集進一步提高氣體傳感器的探測效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明氧化鋅陣列氣體傳感器的結構示意圖；圖2是本發(fā)明氧化鋅陣列氣體傳感器中氧化鋅管的結構示意圖；圖3是本發(fā)明氧化鋅陣列氣體傳感器中氧化鋅管的俯視結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內容的理解更加透徹全面。

下面將結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1所示，圖1是本發(fā)明氧化鋅陣列氣體傳感器的結構示意圖，一種氧化鋅陣列氣體傳感器，包括氣體傳感層、上電極4、襯底1、透明導電氧化物層2，所述氣體傳感層包括陣列氧化鋅層3，所述陣列氧化鋅層3由管狀氧化鋅5組成（圖1中未具體示出氧化鋅管狀），所述管狀氧化鋅5垂直于所述襯底1設置；所述管狀氧化鋅5與所述襯底1接觸的部分具有透明導電氧化物層2，所述管狀氧化鋅5層頂部設置有上電極4，所述上電極4為金屬柵線電極；所述管狀氧化鋅5的管內壁分布氧化錫顆粒6，所述氧化錫顆粒6在所述管狀氧化鋅5內壁的分布中從上至下依次增多；所述管狀氧化鋅5的管外臂分布氧化鎳顆粒7；所述襯底1為柔性襯底1。

進一步地，所述管狀氧化鋅5通過刻蝕氧化鋅層形成。

進一步地，所述管狀氧化鋅5的管壁厚度為5-25微米。

進一步地，刻蝕氧化鋅層時，先刻蝕形成氧化鋅管的內壁，然后通過溶膠-凝膠法在氧化鋅管內形成氧化錫顆粒6。

進一步地，所述氧化錫顆粒6的尺寸范圍是50-500納米。

進一步地，在刻蝕形成氧化鋅管的內壁后再刻蝕形成氧化鋅管的外壁。

進一步地，刻蝕形成氧化鋅管的外壁后，通過溶膠-凝膠法在氧化鋅管外壁形成氧化鎳顆粒7。

進一步地，所述刻蝕為干法刻蝕。

進一步地，形成氧化錫顆粒6和氧化鎳顆粒7后，還將所述管狀氧化鋅5陣列進入碳量子點溶液中，在所述管狀氧化鋅5、氧化錫和氧化鎳顆粒7表面形成碳量子點。

進一步地，在溶膠-凝膠法形成氧化鎳顆粒7步驟前，還包括通過掩模法在管狀氧化鋅5內形成高分子有機物填充所述內部，在形成氧化鎳步驟后將所述高分子有機物去除。

如圖2所示，本發(fā)明氧化鋅陣列氣體傳感器中氧化鋅管的結構示意圖，所述陣列氧化鋅層3由管狀氧化鋅5組成，所述管狀氧化鋅5垂直于所述襯底1設置，所述管狀氧化鋅5的管內壁分布氧化錫顆粒6，所述管狀氧化鋅5的管外臂分布氧化鎳顆粒7。

如圖3所示，圖3是本發(fā)明氧化鋅陣列氣體傳感器中氧化鋅管的俯視結構示意圖，所述管狀氧化鋅5的管內壁分布氧化錫顆粒6，所述管狀氧化鋅5的管外臂分布氧化鎳顆粒7，具體的形成方法是，先形成一層氧化鋅層，然后刻蝕氧化鋅層，刻蝕時先刻蝕形成氧化鋅管的內壁，然后通過溶膠-凝膠法在氧化鋅管內形成氧化錫顆粒6，所述氧化錫顆粒6的尺寸范圍是50-500納米，可以通過調控溶膠凝膠法的原料配比以及工藝參數(shù)從而實現(xiàn)對氧化錫顆粒6尺寸范圍的調控，在刻蝕形成氧化鋅管的內壁后再刻蝕形成氧化鋅管的外壁，刻蝕形成氧化鋅管的外壁后，通過溶膠-凝膠法在氧化鋅管外壁形成氧化鎳顆粒7，同樣地，可以通過調控溶膠凝膠法的原料配比以及工藝參數(shù)從而實現(xiàn)對氧化氧化鎳顆粒7尺寸范圍的調控，形成氧化錫顆粒6和氧化鎳顆粒7后，還將所述管狀氧化鋅5陣列進入碳量子點溶液中，在所述管狀氧化鋅5、氧化錫和氧化鎳顆粒7表面形成碳量子點（碳量子點未在圖中示出）。

另外，為了防止在氧化鋅管內形成氧化鎳，可以在溶膠-凝膠法形成氧化鎳顆粒7步驟前，還包括通過掩模法在管狀氧化鋅5內形成高分子有機物填充所述內部，在形成氧化鎳步驟后將所述高分子有機物去除。

本發(fā)明提供一種氧化鋅陣列氣體傳感器，包括氣體傳感層、上電極、襯底、透明導電氧化物層，陣列氧化鋅層由管狀氧化鋅組成，所述管狀氧化鋅的管內壁分布氧化錫顆粒，所述管狀氧化鋅的管外臂分布氧化鎳顆粒，它能夠通過氧化鋅管陣列結合氧化錫和氧化鋅顆粒來增加探測氣體的效果，充分利用氧化鋅管的陣列來充分接觸待檢測氣體，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升，另外還可以配合碳量子點來加速載流子的收集進一步提高氣體傳感器的探測效率。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內容直接確定或推導出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。